全光纤分离调制连续变量量子密钥分发

本文给出了基于全光纤的分离调制连续变量量子密钥分发系统.首先介绍了四态分离调制方案及基于该方案的实验原理图;然后对关键器件时域脉冲平衡零拍探测器进行了介绍,并给出了性能测试结果;最后阐述了光脉冲信号的数据结构、编码规则和裸码的获取.     

量子密钥分发网络端端密钥协商最优路径选择算法

针对量子密钥分发(QKD)网络端端密钥协商路径选择问题,设计了一种基于改进Dijkstra算法的端端密钥协商最优路径选择算法。首先,基于有效路径策略,剔除网络中的失效链路;然后,基于最短路径策略,通过改进Dijkstra算法,得到密钥消耗最少的多条最短路径;最后,基于最优路径策略,从多条最短路径中选择一条网络服务效率最高的最优路径。分析结果表明,该算法很好地解决了最优路径不唯一、最优路径非最短、最优路径非最优等问题,可以降低QKD网络端端密钥协商时密钥消耗量,提高网络服务效率。     

基于量子委托计算模式的半量子密钥协商

为降低量子设备的成本,更好地执行量子计算,提出基于量子委托计算模式的多方半量子密钥协商协议。引入量子委托计算模式,将酉操作、Bell测量等复杂量子操作委托到量子中心进行,而参与者仅需具备访问量子信道与制备单光子的简单能力。为防止密钥信息被量子中心以及外部窃听者窃取,采用在目标量子态中插入混淆单光子的混淆策略来保证目标量子态的隐私性。分析结果表明,与其他量子密钥协商协议相比,参与者所需的量子能力显著降低,从而提升了协议的实际可行性。     

基于量子随机数发生器的量子密钥分发系统

量子随机数发生器能够产生不可预测的真随机数,可以解决随机数安全问题。在F-M系统的基础上,结合基于光子到达时间的量子随机数发生器实现方案,设计一种基于量子随机数发生器的量子密钥分发系统。该系统相比于F-M系统具有更高的随机数安全性,能够进一步提高智能电网中测控信息的安全性。     

双场量子密钥分发协议的相位离散化分析

双场量子密钥分发协议（TF-QKD）的提出,突破性地将密钥速率改善为与信道透过率的平方根相关,可以在没有量子中继器的情况下克服密钥速率容量界。在传统的TF-QKD协议中,需要相干光源所添加的随机相位是连续的。然而在现实条件中,这样的假设经常无法满足,由此会降低协议的实际安全性。针对此问题提出了一种在测试模式和编码模式下具有随机相位离散化特征的TF-QKD协议,并使用了离散随机相位情况下的诱骗态方法进行分析。仿真结果表明,只需要少量的离散相位,随机相位离散化TF-QKD协议的密钥速率也可以超过密钥速率容量界,从而为TF-QKD协议的实际应用提供参考。     

密钥协商协议进展

密钥协商协议允许两个或多个用户在公开网络中建立一个共享密钥,是最基本的密码原型和公钥密码学的基础.本文综述密钥协商协议的研究进展,包括密钥协商的安全模型、传统离散对数环境下的密钥协商协议、最近发展起来的基于双线性对的密钥协商协议以及基于口令的密钥协商协议,指出了密钥协商协议中的公开问题和未来可能的发展方向.     

量子密钥分发误码协调算法分析

误码消除是量子密钥分发过程的关键技术之一。分析了奇偶-汉明单向函数纠错算法的原理,给出了对原始量子密钥进行误码协调的步骤及表达式,对这种算法的纠错能力进行了理论和实验分析。结果显示,当原始密钥误码率为11%时,利用该纠错技术能够完全消除误码,且最终密钥生成效率与密钥的原始误码率直接相关。     

量子密钥分发网络组密钥服务节点选址算法

针对量子密钥分发QKD(Quantum Key Distribution)网络组密钥协商中的组密钥服务节点选址问题,根据组密钥服务节点数量确定和不确定两种不同情况,构建了常规的p-median选址模型和改进的p-median选址模型,并就每种选址模型分别设计了枚举法和贪婪算法两种选址算法。通过仿真模拟实验比较了两种算法的性能,并结合两种算法的不同性能特点阐述了各自的应用场景。结果表明,该算法步骤清晰,操作简单,易于掌握,具有一定的实际意义和参考价值。     

免疫集体噪声的量子密钥协商协议

针对目前免疫集体噪声的量子密钥协商协议的量子比特效率偏低问题,基于逻辑Bell态提出了两个新的量子密钥协商协议,它们分别免疫集体退相位噪声和集体旋转噪声。两个协议利用幺正变换和延迟测量技术,确保了协议双方能公平地建立一个共享密钥。安全性分析证明了这两个协议能抵抗参与者攻击和相关外部攻击。与已有免疫集体噪声的量子密钥协商协议比较,发现新协议有较高的量子比特效率。     

一种量子密钥分发中的身份认证协议

假设两通信用户共享一初始比特串K,提出一种新的思想,即共享的K不直接用来认证,而是先经过一个简单算法将其转换为一个较长的K′,在对K′作适当处理后再用来认证。在此基础上几乎所有的量子密钥分发协议都可以同时进行身份认证。作为例证,还提出一个新的基于非正交纠缠态的量子身份认证(QKA)协议,该协议能同时进行量子密钥分发(QKD),分析表明此协议比传统的QKD协议更简单、安全。     

北京量子院世界首创量子密钥分发新架构实现615公里光纤量子密钥分发北大核心CSCD

利用光频梳技术,北京量子信息科学研究院(简称北京量子院)首席科学家袁之良团队在世界上首次实现开放式架构双场量子密钥分发系统,完成615公里光纤量子密钥分发实验,相当于可在北京与青岛之间搭起一座密钥分发“安全桥”。新型开放式架构设计更加简洁,能极大节约系统建设成本,助力未来实现在城市间拨打“量子语音电话”。相关研究成果近日发表于《自然-通讯》。     

具有双向身份认证功能的量子密钥分发协议

提出了一种具有身份认证功能的量子密钥分发协议。该协议利用Bell态纠缠交换特性、Bell基测量和按位异或运算,可以高效完成通信双方的身份认证;身份认证完成后,通信双方对手中粒子进行Pauli操作,能得到与对方拥有一样的Bell态粒子;通信双方按照约定的编码规则,得到相同二进制字符串作为密钥。分析表明,提出的密钥分发协议过程简单、操作容易实现,协议的安全性也能得到保证。     

量子密钥分发光源时序校准系统设计

针对量子密钥分发终端设备中八路量子态光信号在设备出口处存在固有时间偏差的问题,设计了一套以TDC-GPX为核心的量子密钥分发光源时序校准系统。系统对量子态光信号进行光电转换、信号调理,使用高精度时间间隔测量芯片TDC-GPX分时对调理后的脉冲电信号进行采集,并通过FPGA进行数据处理,调整八路光信号的发光时间,使其满足在时间上的不可分辨性。测试结果表明,系统测量精度小于80 ps,用于实际量子密钥分发待校准设备中的校准性能良好,满足校准要求。     

星地量子密钥分发中的数据协调方法

量子密钥分发是基于量子物理基本定律来确保通信双方的安全性。低交互次数的数据协调是星地量子密钥分发数据后处理阶段的关键,依据星地量子密钥分发中数据协调的特性和要求,提出一种基于Turbo码的星地量子密钥分发数据协调模型。该模型重新修改和设计Turbo码的编解码模型及其译码算法,可解决星地量子密钥分发的数据协调过程需多次信息交互的问题。仿真结果表明,经过一定的迭代次数后,Turbo码可完成不同误码率下密钥的数据协调。     

基于Bell态与其纠缠性质的量子密钥分发

为了提高量子密钥分发的可行性、安全性和效率,在通信双方间通过构建经典信道和量子信道,提出了一种基于Bell态与其纠缠性质的量子密钥分发协议.该协议可行、安全、简单有效,通过严格的数学推导证明了窃听者不可能获取密钥而不被发现.此外,得出了该协议效率与安全的数学模型,并通过MATLAB仿真分析了协议效率与安全的关系.     

基于Cluster态的可验证多方量子密钥协商方案

基于四量子比特Cluster态,提出一种可验证多方量子密钥协商方案.方案允许每次由两个参与者利用自己的子密钥分别在每个四量子比特Cluster态的两个粒子上执行X运算,并对转换后的Cluster态执行延迟测量,这保证了每个参与者对协商密钥的贡献相等.提出的方案使用相互无偏基粒子作为诱饵粒子,并且利用对称二元多项式的一对函数值对这些诱饵粒子执行酉运算,不仅可以进行窃听检验,而且还能进行参与者之间的身份验证.本方案适用于任意大于2的参与者人数.安全性分析表明,提出的方案能够抵抗外部攻击及参与者攻击.与现有的多方密钥协商方案相比,该方案不仅在诱饵粒子的使用上有优势,同时具有较高的量子比特效率.     

基于GHZ态的量子密钥分发协议

摘要：在用户与用户进行量子密钥分发的时候,随着用户数量的增加,用户之间需要建立大量的量子传输信道。基于减少量子传输信道数量问题,本文设计了一种基于GHZ态的量子密钥分发协。该协议由第三方进行粒子分配,利用三粒子GHZ态在Z基和X基下具有不同的表示的特性作为密钥分发的关键点。协议中由第三方向任意两名用户分发密钥,大大减少了量子信道的数量。经过安全性分析,本协议能抵御截获重发攻击,中间人攻击和纠缠攻击,而作为第三方可以是不可信的。     

具有少量参与者的分层量子密钥分发协议

分层量子密钥分发在量子通信中有重要作用,除了使用EPR与GHZ态可实现分层量子密钥分发,非对称高维多粒子纠缠也为解决分层量子密钥分发提供了一种新思路,这种方法在量子信道使用次数上比传统的使用二部链路的量子密钥分发更有效.介绍了3用户在同构意义下的5种分层密钥结构,并给出4、5用户的可分区分层密钥结构.然后对于所介绍的各类分层密钥结构,通过将上述两种方法进行对比,得到实现各类密钥结构理想化密钥率最高的方案.当量子网络用户大于3且密钥结构可分区时,证明仅使用EPR与GHZ态就可实现各层理想化密钥率是1,并以4、5用户的可分区分层密钥结构为例展开说明.     

一种基于有限密钥和诱骗态的双场量子密钥分发协议

量子保密通信技术为电力业务数据传输提供端到端的信息安全保障,双场量子密钥分发(Twin-field Quantum Key Distribution, TF-QKD)可实现无量子中继器的远程安全通信,但其安全性是基于无限密钥的假设。为解决现实场景中量子密钥有限和光子源不稳定的情形,提出一种基于有限密钥和诱骗态的双场量子密钥分发协议。在协议中采用诱骗态法和无替换的随机抽样法估计相位错误率,并利用Azuma不等式对协议进行安全性分析,验证了在不稳定光子源强度波动下协议的可组合安全性。数值模拟表明所提协议在不稳定光子源强度波动下得到的秘密密钥率可以超过线性密钥率的界线,且当信号脉冲数量较小时,强度波动对协议密钥率有显著影响。